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用聲波隔空取物 「牽引光束」可成真

科學家研發出一種牽引光束,以64個喇叭創造出40千赫的聲場,來控制一顆小珠子。(路透)

科學家研發出一種牽引光束,以64個喇叭創造出40千赫的聲場,來控制一顆小珠子。(路透)

2015/10/29 06:00

英、西科學家研發

〔國際新聞中心/綜合報導〕科幻經典電影「星際爭霸戰」(Star Trek)中的「牽引光束」,現在也有可能成為真實。英國與西班牙科學家研發出利用聲波在空中抓取、操控物體的技術,若能付諸應用,未來或能協助取出腎結石等微創手術,以及組裝電子零件等細微動作。

英國布里斯托大學與西班牙納瓦拉公立大學合作研發的這種技術,是利用高密度聲波來抓、舉與移動小型物品,作用就像人手一樣,甚至可像小鉗子那麼精準。他們使用數十個迷你超音波喇叭來創造聲音的「全像圖」(holograms),讓科學家得以創造聲音的多種形狀,進而以不同方式操控物體。

可像小鉗子般精準

舉例來說,研究人員可把聲音塑造成一對手指或是鉗子,再用這種聲波手指夾起小珠子,或是能把物體拉進來的旋轉漩渦,就像「星際爭霸戰」中,星艦企業號運用引力集中光束,在太空中抓取和移動穿越的物體那樣。

64個喇叭 創高密度聲波

現實生活中的牽引光束,是使用64個喇叭創造出高密度聲波,在珠子等物體旁創造力場。這種喇叭可發射40千赫高頻聲波(人類僅能聽見20千赫以下聲波),便可讓直徑約4毫米的物體漂浮在此裝置上。小心翼翼控制喇叭輸出的聲波,就能舉起珠子,抓住固定、移動、旋轉,一次甚至可控制多顆珠子。

這項研究刊登在「自然通訊」(Nature Communications)期刊。首席作者、布里斯托大學的馬索說,聲音是一種機械波,能夠對物體施加顯著的力量,就像在音樂會時,胸膛會隨著音樂振動一樣,「一個簡單波只會推動粒子朝向傳播的方向,然而多重波會彼此干預,創造出複雜的聲音3D形狀,可以從所有方向施加力量,讓粒子保持在定位。」

可望運用於微創手術

研究人員表示,這種裝置可用於生產線上,在不需接觸的狀況下傳輸極度精密零件;也可以在微創手術時,操控器材穿透活組織,控制血塊、腎結石、膠囊藥物、顯微儀器或體內細胞。馬索說,強力聲波光束雖然無法在太空的真空狀態下行進,但是可以在零重力環境中,例如國際太空站上控制漂浮的物體。

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